Coelum Astronomia 233 - 2019 - Page 60

Coelum Astronomia

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la luce, che non avendo massa, può rimanere in orbita più vicino all’orizzonte degli eventi. L’orbita di questa sfera di luce non è stabile: i fotoni che la costituiscono finiranno prima o poi per cadere nell’orizzonte degli eventi, oppure per sfuggire e propagarsi nello Spazio.

Questo ci dice che nell’immagine vediamo un’ombra prodotta dal buco nero che è per forza più grande dell’orizzonte degli eventi, che naturalmente non possiamo vedere.

Ciò che invece possiamo osservare è la luce emessa da questo gas in accrescimento, che riesce a sfuggire a una distanza maggiore di 2,6 raggi dell’orizzonte degli eventi (a distanza inferiore viene assorbita).

La forma geometrica mostrata nella foto è proprio dovuta al modo in cui vengono deviati i fotoni emessi dal disco di accrescimento.

Un altro effetto interessante che si può notare nell'immagine è che il buco nero ha la capacità di curvare lo spazio-tempo e di “piegare” la luce. Immaginate di avere in mano un piatto: potete osservarlo dall’alto e vederlo nella sua interezza,

oppure a un’altra angolazione, vedendone solo pezzo, o solo il bordo. Con un buco nero le cose funzionano diversamente: anche se non osserviamo il disco perpendicolarmente, possiamo comunque vederlo per la maggior parte.

La luce della parte di disco di accrescimento che si trova dietro l’ombra viene infatti piegata verso l’alto e può quindi raggiungerci. E la stessa cosa accade, al contrario, con la luce al di sotto del disco, che passa al di sotto del buco nero e può comunque raggiungerci. La luce della porzione di disco di accrescimento davanti all’ombra viene a sua volta piegata dal buco nero e contribuisce a creare una lieve aura intorno all’ombra stessa.

Una altra cosa da notare è che non è perfettamente circolare ma è ovale. La forma non è dovuta a un effetto ottico dovuto al nostro punto di vista, ma ci dice che con ogni probabilità quel buco nero ruota su se stesso come una trottola velocissima.

Per cui, sulla base di queste semplici ma molto forti evidenze, possiamo concludere che l'immagine che abbiamo ottenuto è consistente con l'ombra di un buco nero che ruota, quindi con uno spin diverso da zero, (che chiamiamo Buco Nero di Kerr), come predetto dalla Relatività generale di Einstein.

Come mai si è scelto di pubblicare per prima l'immagine del buco nero di M 87 e non di Sgr A*, come è stato a lungo fatto pensare? In molti si aspettavano di vedere il buco nero al centro della Via Lattea... Quali differenze, dal punto di vista dell'indagine, hanno mostrato i due buchi neri?

Inizialmente ci siamo concentrati su M 87 perché è più semplice da studiare: è vero che si trova circa duemila volte più lontano del buco nero della nostra galassia, ma è anche millecinquecento volte più massivo, e, perciò, ci appare quasi della stessa grandezza. Ma con M 87 abbiamo anche due vantaggi importanti:

Sopra. Un’immagine sfuocata? Giusto per capire di quanto ai limiti della risoluzione degli strumenti a nostra disposizione si sia lavorato, in questa animazione la risoluzione, il “pixel” delle immagini del telescopio spaziale Hubble (della WF3 camera) viene confrontata con l’immagine ottenuta da EHT. Crediti: @Alex_Parker